第一章电路的基本概念和基本定律

1、第一章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律 第一章第一章 电路的基本概念和基本电路的基本概念和基本定律定律1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分1.2 电路的模型电路的模型1.3 1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.4 1.4 欧姆定律欧姆定律1.5 1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.6 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.7 1.7 电位的计算电位的计算 电路中物理量的正方向电路中物理量的正方向物理量的物理量的正方向正方向：实际正方向实际正方向假设正方向假设正方向实际正方向实际正方向： 物理中对电量规定的方向；物理中对电量规定的

2、方向；假设正方向假设正方向（参考正方向）：（参考正方向）： 在分析计算时，对电量人为规定的方向。在分析计算时，对电量人为规定的方向。1.3 1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向物理量的实际正方向物理量的实际正方向 物物理理量量单单位位实实际际正正方方向向电电流流 IA、mA、A正正电电荷荷移移动动的的方方向向电电动动势势 E V、kV、mV、V电电源源驱驱动动正正电电荷荷的的方方向向 (低低电电位位 高高电电位位)电电压压 UV、kV、mV、V电电位位降降落落的的方方向向 (高高电电位位 低低电电位位)RE+_ab物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法电池电池灯泡灯泡IUab

3、u_+正负号正负号abUab（高电位在前，高电位在前， 低电位在后）低电位在后） 双下标双下标箭箭 头头uab电压电压+-IR电流电流：从高电位：从高电位 指向低电位。指向低电位。Uab电路分析中的电路分析中的假设假设正方向正方向（参考方向）（参考方向）问题的提出问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量在复杂电路中难于判断元件中物理量 的实际方向，电路如何求解？的实际方向，电路如何求解？E1ABRE2IR电流方向电流方向A B？电流方向电流方向B A？(1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；解决方法解决方法(3) 根据计算结果确定实际方向：根

4、据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；系的代数表达式；RUI注意注意：用用欧姆定律列方程时，一定要在欧姆定律列方程时，一定要在 图中标明正方向。图中标明正方向。IRU IRUIRURUIRUI欧姆定律1.41.4流过电阻的电流和电阻两端的电压成正比流过电阻的电流和电阻两端的电压成正比 RIURR IRURab假设假设: 与与 的方向一

5、致的方向一致RIRU例例RIRU假设假设: 与与 的方向相反的方向相反RIURR IRURab例例已知：已知：E=2V, R=1问：问： 当当U分别为分别为 3V 和和 1V 时时，IR=?E RabUIRUR解：解：(1) 假定电路中物理量的正方向如图所示；假定电路中物理量的正方向如图所示；(2) 列电路方程：列电路方程： EUURREURUIRREUUR (3) 数值计算数值计算A1121 V1A112-3 3VRRIUIU（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）（实际方向与假设方向相反）REUIRE IRRURabU(4) 为了避免列方程时出错，为了

6、避免列方程时出错，习惯上习惯上把把 I 与与 U 的方向的方向 按相同方向假设。按相同方向假设。(1) 方程式方程式U/I=R 仅适用于假设正方向一致的情况。仅适用于假设正方向一致的情况。(2) “实际方向实际方向”是物理中规定的，而是物理中规定的，而“假设假设 正方向正方向”则则 是人们在进行电路分析计算时是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。任意假设的。 (3) 在以后的解题过程中，注意一定要在以后的解题过程中，注意一定要先假定先假定“正方向正方向” (即在图中表明物理量的参考方向即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程然后再列方程 计算计算。缺少。缺少“参考方向参考方向”的物理量是

7、无意义的的物理量是无意义的. 提示提示广义欧姆定律广义欧姆定律 ( (支路中含有电动势的情况支路中含有电动势的情况) )EIRUabREUIab当当 UabE 时，时， I 0 表明方向与图中假设方向一致表明方向与图中假设方向一致当当 UabE 时，时， I 0P = UI 0P = UI P = UI 0 0IUab+-根据能量守衡关系根据能量守衡关系P（吸收）（吸收）= P（发出）（发出）IRUab 当当 计算的计算的 P0P0 时时, , 则说明则说明 U U、I I 的实际方的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，向一致，此部分电路消耗电功率，为为负载负载。 所以，从所以，从P P的的

8、+ + 或或 - - 可以区分器件的性质，可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。或是电源，或是负载。结结 论论在进行功率计算时，在进行功率计算时，如果假设如果假设 U U、I I 正方向一致正方向一致。 当计算的当计算的 P0P0 时时, , 则说明则说明 U U、I I 的实际方的实际方向相反，此部分电路发出电功率，向相反，此部分电路发出电功率，为电源为电源。1.6 基尔霍夫定律（克氏定律）基尔霍夫定律（克氏定律） 用来描述电路中各部分电压或各部分电流用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系间的关系,其中包括克氏电流和克氏电压两个其中包括克氏电流和克氏电压两个定律。定律。节点：节点：三

9、个或三个以上支路的联结点三个或三个以上支路的联结点支路：支路：电路中每一个分支电路中每一个分支,同一支路中同一支路中 的电流相等的电流相等回路：回路：电路中任一闭合路径电路中任一闭合路径名词注释：名词注释：支路：支路：ab, ad, . （共（共6条）条）回路：回路：abda, bcdb, . （共（共7 个）个）节点：节点：a, b, . (共共4个）个）例例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-(一一)基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，

10、一个节由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为点上电流的代数和为 0。 I1I2I3I44231IIII克氏电流定律的克氏电流定律的依据依据：电流的连续性：电流的连续性 I =0即：即：例例或或：04231IIII电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。例例I1+I2=I3例例I=0基尔霍夫电流定律的扩展基尔霍夫电流定律的扩展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R(二二)基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位升等于电位降。或，电压的代数

11、和为电位升等于电位降。或，电压的代数和为 0。例如：例如： 回路回路 a-d-c-a33435544RIEERIRI电位升电位升电位降电位降即：即：0U 或：或：033435544RIEERIRII3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-RIUEab电位升电位升电位降电位降E+_RabUabI基尔霍夫电压定律也适合开口电路。基尔霍夫电压定律也适合开口电路。例例关于独立方程式的讨论关于独立方程式的讨论 问题的提出：在用基尔霍夫电流定律或电压定问题的提出：在用基尔霍夫电流定律或电压定律列方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？律列方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？例

12、例aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1分析以下电路中应列几个电流方程？几个分析以下电路中应列几个电流方程？几个电压方程？电压方程？基尔霍夫电流方程基尔霍夫电流方程：节点节点a：节点节点b：321III213III独立方程只有独立方程只有 1 个个基尔霍夫电压方程基尔霍夫电压方程：#133111RIRIE 独立方程只有独立方程只有 2 个个aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1#3221121RIRIEE #233222RIRIE 设：电路中有设：电路中有N个节点，个节点，B个支路个支路N=2、B=3bR1R2E2E1+-R3+_a小小 结结独立的独立的节点

13、电流方程节点电流方程有有 (N -1) 个个独立的独立的回路电压方程回路电压方程有有 (B -N+1)个个则：则：（一般为网孔个数）（一般为网孔个数）独立电流方程：独立电流方程：个个独立电压方程：独立电压方程：个个节点电位的概念节点电位的概念：Va = 5V a 点电位：点电位：ab1 5Aab1 5AVb = -5V b 点电位：点电位：在电路中任选一节点，设其电位为零（用在电路中任选一节点，设其电位为零（用此点称为参考点。其它各节点对参考点的电压，便是此点称为参考点。其它各节点对参考点的电压，便是该节点的电位。记为：该节点的电位。记为：“VX”（注意：电位为单下标）。（注意：电位为单下标）。标记），标记），1.7 电位的计算电位的计算 电位值是相对的电位值是相对的,参考点选得不同，电路参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；中其它各点的电位也将随之改变； 电路中两点间的电压值是固定的，不会电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变。因参考点的不同而改变。注意：电位和电压的区别注意：电位和电压的区别电位在电路中的表示法电位在电路中的表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2R1R